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光纖光柵形狀傳感

更新時間:2022-06-28 14:09:25點擊次數(shù):4515次字號:T|T

基于應(yīng)變信息的結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測方法旨在通過傳感系統(tǒng)表面粘貼或內(nèi)部埋入被測結(jié)構(gòu)主體,結(jié)合先進的信號處理技術(shù),實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)變形在線、實時、主動的感知和預(yù)報。該方法實現(xiàn)的兩項關(guān)鍵技術(shù)可以概括為傳感子系統(tǒng)設(shè)計和結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)核心算法。傳感子系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)測量量與目標(biāo)量之間的轉(zhuǎn)換,而結(jié)構(gòu)變形重構(gòu)算法主要是實現(xiàn)應(yīng)變量到結(jié)構(gòu)變形量之間的轉(zhuǎn)換,該方法既有較高的準(zhǔn)確性,還有一定的實用性。

相比于其他算法,逆有限元法可以在結(jié)構(gòu)材料特性參數(shù)、荷載等外界條件未知的情況下,實現(xiàn)結(jié)構(gòu)應(yīng)變信息到位移信息的轉(zhuǎn)換,而且一旦結(jié)點位移確定,可以通過簡單的線性方程求解得到單元應(yīng)變,具有很高的計算效率。

安裝簡便,將測桿固定于需要測變形的結(jié)構(gòu)上,測桿的被測方向上安裝光纖光柵傳感器,對光纖光柵傳感器進行數(shù)據(jù)實時采集,通過逆有限元算法即可得到實時的各點位位移量。這種方法基于精準(zhǔn)的建模和分析,通過實際測量進行校準(zhǔn),可以準(zhǔn)確的獲得結(jié)構(gòu)多點變形狀態(tài)。{淘寶鏈接請點擊此處}






電力工程、能源工程、水利工程、土木工程中的結(jié)構(gòu)變形或相對位移、傾角測量;

天航空工程中的大體積復(fù)合材料長期相對變形測量;

巖土土體測斜。





安裝簡便;

巧妙逆有限元算法,獲得結(jié)構(gòu)任意一點變形或相對位移;

敏感元件為增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器,靈敏度達普通光纖光柵4倍;

可根據(jù)工程需求靈活定制不同形狀的傳感器支座;

可根據(jù)工程需求靈活定制量程、分辨率和規(guī)格尺寸。





(1)根據(jù)監(jiān)測需求,采用ibeam3逆單元將厚壁金屬管離散化分為若干個單元。根據(jù)經(jīng)典梁理論,所用ibeam3逆單元共有2個結(jié)點,每個

結(jié)點3個自由度,包括沿x和y軸的平動自由度以及沿z軸的轉(zhuǎn)動自由度,2個結(jié)點6個自由度組成單元位移向量ue


1 ibeam3逆單元

(2)根據(jù)有限元理論,基于結(jié)點位移向量ue和形函數(shù)Ni可以求解得到單元內(nèi)部任一點膜應(yīng)變εx和曲率Kx的理論值。

(3)在單元內(nèi)部布設(shè)一組FBG應(yīng)變傳感器,如圖2所示。通過傳感器實測結(jié)果獲得結(jié)構(gòu)膜應(yīng)變εx和曲率Kx的實測值。


2 單元劃分及傳感器布置

(4)在單元內(nèi)部,基于膜應(yīng)變和曲率的理論值和實測值構(gòu)建最小二乘泛函,應(yīng)用變分法求解泛函極值,獲得在局部坐標(biāo)系(a-c)

下的結(jié)點位移求解方程。進行標(biāo)準(zhǔn)有限單元集成操作,將離散的單元矩陣組裝到整體線性方程系統(tǒng)中,實現(xiàn)位移自由度從單元局部

坐標(biāo)(a-c)到整體坐標(biāo)(X-Z)的轉(zhuǎn)換。通過施加結(jié)構(gòu)邊界條件,獲得結(jié)點位移唯一解Ue。一旦得到結(jié)點位移,可通過形函數(shù)插值

獲得結(jié)構(gòu)全域位移場。


光纖光柵形狀傳感器

型號

JEME-SHAP-01

傳感器尺寸

1000mm可定制

量程

±50mm

光柵數(shù)量

根據(jù)需求定制,每測向至少2個應(yīng)變傳感器

波長范圍

1510~1590nm

工作溫度范圍

-30℃~120℃

精度

±0.1mm

尾纖規(guī)格

Φ3mm PVC鎧裝護套

連接方式

FC/APC連接頭或熔接

安裝方式

表面粘貼/支座夾持/支座焊接/埋入